基于S7-200PLC的远控智能家居控制系统

引言

智能家居控制系统就是将用户家里的电器设备、门窗、安防系统等整合为一体,通过远程遥控家用电器、门窗,在发生危险时能自动响应报警的系统。采用PLC实现智能家居控制,运行安全性高,便于检修,可靠性强:PLC可方便增加或改变控制功能:可实现故障自动检测与报警提示。利用PLC实现智能家居系统控制不仅能降低安装费用,还能提高系统扩展性。

1PLC智能家居控制系统的总体设计

本系统设计了一个一体式智能家居控制箱,里面由S7-200PLC、无线路由器、镶嵌式的海为触摸屏、模拟量扩展模块EM235、接触器、配置好的开关量和模拟量接线端子等部分组成。本系统采用PLCCPU226作为控制器,利用开关、温湿度传感器、烟雾传感器、天然气浓度传感器进行信息采集,并将采集的信息传递给PLC,PLC根据室内实际情况,分析处理数据传送给执行机构,控制房间内的电器、插座、门、窗帘和天然气阀门等设备状态以及反馈运行情况,以保证室内合适的温湿度,提高家居的安全性和舒适度。

利用海为触摸屏画出房屋布置图以及相应用电设备的地址,用户发出相应的指令传给海为触摸屏云平台,通过开关控制触摸屏,实现与PLC通信。PLC接收用户发出的指令,进行分析处理后传送给手机。若检测到报警信号,会马上把报警信息传送给PLC,PLC接到信息,迅速传送给手机,手机在线报警并通过连锁系统切断相应电源,提高家居生活的安全系数,实现智能家居的远程在线监控。PLC智能家居控制系统的总体设计如图1所示。

根据用户具体需要,本文基于PLC设计的智能家居控制系统包含以下功能和模块:

(1）房间照明。对房间的光照强度进行实时采集,将采集信息发送给PLC进行处理分析,处理后的信息传递到相应照明系统进行调节。以此实现各房间内照明的智能控制,使灯光满足用户要求。(2）家居环境监测及安防系统。家居环境的监测主要包括:温度、湿度、烟雾以及煤气浓度等。在系统中,通过各种环境信息的传感器收集相关室内信息,并传递给PLC系统。PLC系统对收集的信息经过处理后,可以完成相应的操作和控制。尤其对煤气及危险气体超标报警进行了实时监控。(3）窗户控制。通过对房间有无住人、天气晴雨状况信息进行实时采集,并将采集到的信息发送给PLC进行处理,然后传递到相应的窗户控制系统,实现智能窗户的打开和关闭,完成窗户的自动控制。(4）远程监控。系统的远程监测模块是借助APP海为云平台实现移动终端与PLC之间的通信。通过该平台,用户可以远程随时监控家里家居及环境实时状态。

2系统硬件设计

2.1PLC的1/o口分配和硬件接线

系统I/o分配表如表1所示,PLC有6个输入信号,6个输出信号,所以选用西门子CPU226系列PLC。I/o分配后进行相应的硬件接线。

2.2触摸屏组态

对触摸屏进行组态,本系统的海为触摸屏支持以太网通信,只需要把PC端和触摸屏的IP地址对应起来就可以了。通信完后就可以对触摸屏进行组态了,画出想要控制的按钮及控制设备,定义好在PLC里面已经设好的变量,一一对应起来就可以实现触摸屏组态。

2.3PLC与触摸屏的通信

西门子CPU226这款PLC不支持以太网通信,所以选择RS-485通信,用选好的串口进行对接就可以实现。PLC与触摸屏通信采用PPI编程电缆实现上位机对PLC的通信,从而实现PLC的输出,以便控制家居设备。触摸屏通过TCP/IP协议与PLC控制器相连,通过触摸屏操控PLC控制器。在此过程中,用户通过网络系统访问自己家居的IP地址,查看家居中采集的各项数据,掌握家居中各子系统的运行情况,输入命令控制PLC控制器,实现远程访问和监控智能家居系统功能的目的。

3系统软件设计

3.1系统程序设计流程图

软件设计中主要对窗户系统、照明系统和安防系统进行了程序设计,系统程序设计流程如图2所示。

3.2软件编程

以空调的模拟量温度PLC控制程序为例,编写温度控制程序,图3为空调的模拟量温度控制程序。

4网络连接

PLC与触摸屏实现通信后,就可以用触摸屏来控制PLC的输入与输出了。平台搭建完毕后,采用家用无线路由器与触摸屏进行通信,只需在PC端对无线路由器1P地址进行修改,保证1P地址在同一个网段上,然后手机下载对应的APP海为云就可以实现手机和触摸屏通信,达到理想的监测控制和在线反馈。

5结语

本文设计的智能家居远程监控系统采用西门子PLC、海为触摸屏云平台和手机移动通信技术,实现了家居的智能化监控管理。通过此系统,用户可灵活方便、可靠稳定、集中快捷地监控管理家居环境,构建一个安全舒适的生活环境。设计的系统具有方便的可扩展性和可移植性,可以根据家庭控制点数不同、客户需求价位不同来选择不同品牌与不同型号的PLC和触摸屏,实现家居的独特定制方案。